previo 3 cd 2

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR

DE SAN MARCOS

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y

ELÉCTRICA

ALUMNA: Libia Romero Escobedo

CÓDIGO: 11190110

PROFESOR: Ing. Oscar Casimiro Pariasca

Laboratorio de Circuitos Digitales II

TEMA: Registros y Transferencia

de datos

Ciudad Universitaria


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INFORME PREVIO 3: REGISTROS Y TRANSFERENCIA DE DATOS

I. CUESTIONARIO

1. ¿Qué es un registro? Explicar la característica de funcionamiento de los registros:

a) de almacenamiento, b) de desplazamiento, c) universal.

a) de almacenamiento: El uso más de los flip-flops es para el almacenamiento, se almacenan en grupos de flip –flops llamados registros; los datos pueden representar valores numéricos (números binarios, decimales, codificados en BCD); la operación que se realiza con más frecuencia sobre los datos es la transferencia de un registro a otro

b) de desplazamiento. Es un circuito digital que acepta datos binarios de una fuente de

entrada y luego los desplaza, un bit a la vez, a través de una cadena de flip-flops. Este

sistema secuencial es muy utilizado en los sistemas digitales. Un ejemplo de esto se ve

en las calculadoras comunes, donde al escribir una cifra de varios números, se nota que

el primer número pulsado les cede espacio a los demás corriéndose a la izquierda,

donde además se nota que hay características de memoria porque se mantienen

visualizados los números pulsados. Los registros de desplazamiento son construidos a

partir de flip-flops. Además de tener características de memoria y la función de

desplazar datos, también se utilizan para convertir datos serie a paralelo y paralelo a serie.


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c) Universal: Es el que vamos a estudiar al final de la introducción; existe un circuito en el mercado que se denomina Registro Universal XX194, ya que permite todos los tipos de registros de desplazamiento que hemos estudiado. Para seleccionar el modo de funcionamiento, dispone de dos líneas de control que van conectadas a un multiplexor, estas líneas de control seleccionan la forma de conectar los biestables y así funcionar de una forma u otra

2. ¿Por qué se consideran los registros de desplazamiento dispositivos básicos de

memoria? ¿Cuál es la capacidad de almacenamiento de un registro que puede

contener 2 bytes de datos?

Consideraremos brevemente otra forma de agrupar conjuntos de registros

consistentes en «apilarlos» (cada uno «encima» del anterior) formando una columna

de ellos; el acceso a los registros será secuencial: habrá que leer y escribir en ellos

según el orden de la columna.


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La agrupación de varios registros «en vertical», de manera que reciban la

información por las entradas del primero de ellos y la devuelvan por las salidas del

último registro, da lugar a una pila; el conjunto equivale a una «memoria de

desplazamiento», capaz de almacenar secuencialmente varias palabras binarias y

devolverlas en el mismo orden en que las ha recibido: pila FIFO (first in, first out), la

primera palabra en entrar será también la primera en salir.

El desplazamiento se produce a través de los sucesivos registros; en t al sentido, una

pila FIFO de n registros de m bits puede construirse con m registros de

desplazamiento de n bits cada uno de ellos, orientados «verticalmente» y

colocados unos al lado de otros:

¿Cuál es la capacidad de almacenamiento de un registro que puede contener 2 bytes

de datos?

Posicionamiento de un bloque RAM:

Dado un circuito integrado RAM de 2K registros, se desea situarlo a partir de la

posición 5800H del mapa de memoria.

5 8 0 0 H = 0101 1000 0000 0000

Un bloque de 2 K requiere 11 líneas de direccionamiento a10 - a0 para los 2048

registros que contiene (2K = 2 x 210), de forma que ocupará las posiciones de

memoria:

A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 8 0 0 H

0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5 F F F H


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Es decir todas las posiciones correspondientes a los números binarios:

0 1 0 1 1 - - - - - - - - - - - 5800 – 5FFF

Donde el signo – representa la posibilidad de ambos valores boleanos 0, 1.

Para situar los registros en dichos números será preciso habilitar el bloque con:

A15 A14 A13 A12 A11

0 1 0 1 1 A15 = 0, A14 = 1, A13 = 0, A12 = 1 y A11 = 1

CE = A15. A14. A13. A12. A11. DIRV

Además, las líneas de direccionamiento a10 – a0 han de conectarse a las

correspondientes del bus de direcciones: A10 – A0, la habilitación de escritura debe

producirse cuando R/W = 0 y DATV = 1 y la de lectura cuando R/W = 1:

a10 - a0 = A10 - A0; WE = R /W. DATV ; OE = R/W .

3. Explicar cada uno de los siguientes parámetros características de los flip-flops:

a) Tiempo de propagación (delay time tp)

b) Tiempo de establecimiento (setup time ts)

c) Tiempo de mantenimiento (hold time th)

d) Frecuencia máxima de reloj (fmáx)

e) Duración de los pulsos de reloj (tv)

a) Tiempo de propagación (delay time tp)

Es el tiempo que transcurre desde el flanco activo del reloj que produce conmutación

y el momento en que ésta tiene lugar.


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Usualmente el fabricante nos brinda el rango en el que puede variar tp, desde un

valor minimo y máximo. Si no hay un tp minimo, se asume que éste es 0 (es decir que

tp varia entre 0 y tp máx).

b) Tiempo de establecimiento (setup time ts)

Es el mínimo tiempo en el que debe permanecer constante la entrada de un flip-

flop antes del flanco activo de reloj para funcionar correctamente (ver figura).

De esta forma, el ts es una cota, si se supera esta cota el flip-flop funciona

correctamente, por debajo de esta cota el funcionamiento no esta asegurado. Es por

esto que aunque generalmente en las hojas de datos aparece el dato ts como

minimo, nosotros tomaremos simplemente ts como esta cota.

En la siguiente figura se observa un ejemplo de hoja de datos.


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c) Tiempo de mantenimiento (hold time th)

Es el mínimo tiempo en el que debe permanecer constante la entrada de un flip-flop

después del flanco activo de reloj (ver figura).

Análogamente al caso del ts, generalmente el fabricante establece el th mínimo.

d) Frecuencia máxima de reloj (fmáx)

Es la frecuencia máxima admisible de la señal de reloj que garantiza el fabricante.

e) Duración de los pulsos de reloj (tv)

Son los tiempos mínimo que deben durar los impulsos ya sea de la parte alta o de la

parte baja.

4. Explique la diferencia entre la puesta a cero mediante un reset y la carga de una

entrada de todo ceros en un registro.

En un registro de desplazamiento, la diferencia de poner cero en las entradas (carga

de entrada sea de ceros) y poniendo ceros mediante el reset es la velocidad de

colocar todas las salidas a cero .En este caso el reset ofrece esta característica sin

necesidad de poner ceros seguidos en la entrada. Esto permite limpiar rápidamente

el registro, en este caso de desplazamiento.

5. Explicar el modo de funcionamiento del CI 74LS164. Explique el uso de las entradas

serie A y B. Indique una aplicación de este registro de entrada serial y salida paralelo.

Dibujar las formas de onda de cada una de las salidas Qa, Qb, …., Qh para las entradas

mostradas:


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El C.I. 74LS164 es un registro de desplazamiento de 8 bits, con entrada serie y salida

paralelo (síncronas) y una entrada CLR de “borrado” asíncrona, activa para nivel

BAJO. Tiene dos entradas serie, A y B, que acceden a los flip-flop tras efectuarse una

operación NAND sobre ellas, por lo tanto, o bien entra la misma señal por ambas, o

bien una de ellas se mantiene siempre en ALTO para permitir la entrada de datos (lo

que nos proporciona una herramienta adicional de sincronización).

Para poder caracterizar el circuito, se debe “cargar” un byte de información, es decir

ocho bits, que se introducen en serie en el dispositivo. La señal de reloj CLK marca el

tiempo que se adjudica a cada bit en la serie (un ciclo de reloj), por lo tanto, ocho

ciclos de reloj son el tiempo necesario para cargar el byte completo y que la salida en

paralelo sea la correcta.

En general, el uso de este C.I. es como conversor de datos seriales a paralelos.

Aplicación: Luz Automática


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Este circuito hace que automáticamente un LED o foco pequeño pueda aumentar o

disminuir su intensidad de luz que varía por medio de voltaje, esta variación de

voltaje se logra a través de la utilización de un amplificador operacional LM741

aplicado como sumador y como inversor, además se emplea un C.I. 74LS164, que

transforma datos de forma serial a paralelo, el cual va habilitando los diferentes

voltajes para el sumador, la frecuencia o rapidez con que se disminuye o se aumenta

la intensidad de luz depende de un temporizador LM555.

Dibujar las formas de onda de cada una de las salidas Qa, Qb, …., Qh para las

entradas mostradas:

6. ¿Cuáles son los modos de operación del registro de desplazamiento Universal

bidireccional 74LS194? Explicar las características de funcionamiento de este

registro.


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Donde:

CLK: Entrada de señal de reloj activa en el flanco de subida

CLR: Entrada a puesta a cero activa a nivel bajo.

RSI: Entrada de datos, desplazamiento a hacia la derecha, para carga serie.

LSI: Entrada de datos, desplazamiento hacia la izquierda, para carga serie.

A, B, C, D: Entrada de datos para carga en paralelo.

S0: En carga paralelo, hace el desplazamiento hacia la derecha.

S1: En carga paralelo, hace el desplazamiento hacia la izquierda.

Q1, Q2, Q3, Q4: Salidas en paralelo.

7. Explique las diferentes formas de transferencia de datos entre dos registros de

desplazamiento (74LS194):

a) Desplazando a la derecha los datos en ambos registros de desplazamiento.

b) Desplazando a la izquierda los datos en ambos registros de desplazamiento.

Desplazando a la derecha los datos en ambos registros de desplazamiento:

Para lograr ello se conectan los selectores en S1S0= 01.


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Luego se conecta la salida Q4 del primer registro a la entrada SIR del segundo

registro.

Conectar los Clock en forma común a igual que los Clear.

Se puede usar el SIR del primer registro para entrada serial de datos y así se

desplacen a ala derecha a través de los 2 registros por cada pulso de reloj.

Inicialmente se pueden cargar los datos en forma paralela mediante las entradas

ABCD, Pero inicialmente Con S1S0=11, Para luego de esto cambiar a S1S0=01, y así

desplazar a la derecha los datos a través de los 2 registros.

Desplazando a la izquierda los datos en ambos registro s de desplazamiento:

Para lograr esto se conectan los selectores en S1S0=10.

Luego se conecta la salida Q1 del segundo registro a la entrada SIL del primer

registro.

Conectar los Clock en forma común a igual que los Clear.

Se puede usar el SIL del segundo registro para entrada serial de datos y así se

desplacen a la izquierda a través de los 2 registros por cada pulso del Clock.

Inicialmente se puede cargar los datos en forma paralela mediante las entradas

ABCD, pero inicialmente con S1S0=11, para luego de esto cambiar a S1S0=10, y así

desplazar a la izquierda los datos a través de los 2 registros.


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8. Para las entradas mostradas en la figura, dibujar las formas de onda de salida del CI

74LS194. Las entradas D0, D1, D2 y D3 están en ALTO (“1” lógico)

9. Para el circuito experimental, los datos contenidos en el registro R1 (74LS194)

deben transferirse al registro R3 (74LS194) en 4 pulsos. ¿Cuál de las salidas de R1

conectaría a la entrada SIL del registro R3?

Como se observa en la pregunta 7, se trata de un desplazamiento hacia la izquierda

entre registros, por lo tanto se conectaría la salida Q1 del primer registro (R1)

hacia el SIL del otro registro (R3), para que se desplace a la izquierda y así luego de

4 pulsos los datos se transfieran de registro en registro.

10. Se propone realizar un transmisor y un receptor para transmitir en serie un carácter

ASCII de 8 bits. En cada equipo se usarán dos registros 74194, tal como se sugiere en

la figura adjunta. Mostrar el diagrama de conexiones necesario para que los equipos

funcionen adecuadamente.